Estrategia para la detección de fallas en el devanado estatórico de la máquina sincrónica utilizando la transformada de Wavelet

Abstract

Considerando que las máquinas sincrónicas pueden estar sometidas a fallas que pueden llegar a ser catastróficas, la presente investigación plantea una estrategia para la detección de fallas en el devanado estatórico de dicha máquina desde su inicio. La detección de fallas en estado incipiente permite la aplicación de planes de mantenimiento predictivo antes de que su presencia pueda desencadenar en fallas más severas que afecten tanto a la máquina como a los equipos conectados a ella. En este sentido se acondiciona una máquina para realizar tres tipos de falla de devanado: cortocircuito de una espira (1E), cortocircuito de dos espiras de una misma bobina (2E) y cortocircuito de dos lados de bobina ubicados es una misma ranura (2B). Una vez acondicionada la máquina se adquieren las señales de corriente de armadura en cada fase y las tensiones de bobina acortada y de bobina diametral para las condiciones de falla antes descritas y sin falla, en tres niveles de carga definidos (máxima, media y mínima). Una vez adquiridas las señales se procede a la aplicación de la Transformada de Wavelet Discreta (TWD) hasta el quinto nivel de descomposición con una wavelet madre “Daubichies 10” (db10). Obtenidos los coeficientes de aproximación y detalle se le calcula la media, varianza, curtosis y asimetría a fin de establecer las matrices de entrenamiento, validación y prueba de las Redes Neuronales Artificiales (RNA). Se trabajó con 50 casos de estudio utilizando redes de tipo “feedforward”. Se concluye que es posible la detección de fallas incipientes del devanado con la aplicación de la TWD y las RNA, sin embargo, de acuerdo a la clasificación de si la máquina presenta o no falla de aislamiento o cuál es el nivel de la falla, tanto el análisis de las corrientes de armadura como el de las tensiones de bobina acortada y diametral permiten la clasificación; resultando más conveniente el análisis de las corrientes de las tres fases simultáneamente ya que, al ocurrir una falla en aislamiento, ésta inicialmente afecta en forma directa a una sola de las fases y sólo cuando evoluciona e que afecta en forma directa a alguna de las otras y adicionalmente, la medición de las tensiones de bobina no es típica en máquinas convencionales. Por otro lado se obtuvo que independiente del nivel de carga es posible detectar las fallas de aislamiento con la metodología planteada.